디커플링 커패시터가 너무 클 수 있습니까?

외부 시계 크리스털을 사용하여 32.768 kHz에서 실행되는 ATtiny85를 포함하는 프로젝트의 경우 좋은 측정을 위해 MCU 전원 핀 근처에 1 uF 디커플링 커패시터를 포함한다고 생각했습니다. 그러나 대부분의 사람들은 0.1 uF 커패시터를 권장하는 것으로 보입니다. 너무 큰 밸류 캡 (예 : 1 uF)을 사용하면 해를 입거나 제대로 작동합니까?

크기가 작은 것 (예 : 0805 이하)의 표면 실장 세라믹 부품 인 경우 값보다 큰 유형이 중요합니다. 더 큰 값의 커패시터에는 단점이 없습니다.

아래의 두 가지 유사한 0603 X7R Murata 커패시터를 비교하십시오 (맨 위 1 개는 1uF이며 맨 아래는 100nF입니다).

1ohm과 같은 합리적인 임피던스를 보면 1uF는 250kHz ~ 600MHz의 경우 <1ohm이고 100nF는 약 1.8MHz ~ 400MHz이므로 어느 곳에서나 1uF가 더 좋습니다. ATtiny와 같은 느린 칩은 걱정할 더 높은 주파수의 내용을 가진 가장자리를 만들지 않을 것입니다.)

캡 제조업체의 웹 사이트로 이동하여 소프트웨어를 다운로드하거나 웹 기반 프로그램을 사용하여 실제 동작을 수행해야합니다. 가능성이 너무 많기 때문에 일반적으로 데이터 시트에서 완전히 생략됩니다. 1uF의 커패시턴스는 실제로 설정하기 위해 귀찮게하지 않은 바이어스 전압 (단지 예일뿐) 때문에 실제로 적지 만 당신은해야합니다.

32.768kHz에서 답은 더 큰 커패시터 (1uF)입니다.

고주파수 (보다 정확하게는 디바이스 핀의 빠른 전이 속도)에서 이러한 에지 속도에서 낮은 임피던스를 제공하기 위해 더 작은 커패시터가 필요합니다 (내부 전력 처짐을 방지하기 위해). 어쨌든 공명.

우리는 일반적으로 가까운 곳에 어딘가에 벌크 바이 패스 커패시터 (몇 uF)를 제공하며, 더 작은 값의 장치는 가능한 한 장치 전원 핀에 가깝습니다.

MLCC 자기 공명에 대한 자세한 내용 은 이 답변 을 참조하십시오.

누설 전류를 읽을 수 있습니다.

32.768 kHz 시계 크리스털에서 실행하는 경우 장기 평균 전류 소비에 대해 많은 관심을 가질 가능성이 있습니다 .

매우 제한된 연구에서 누설 전류는 일반적으로 실제 건설 기술과 관련이있는 것처럼 보이지만 더 큰 커패시터에서는 더 높습니다.

실제 수치를 빠르게 검색 하면 몇 가지 힌트를 제공하는 muRata 의이 기사 로 연결됩니다. 누설 전류가 커패시턴스에 따라 증가하지만 1µF 커패시터의 값만 나열합니다.

이러한 소량의 전류가 중요하거나 그렇지 않은 경우에만 응답 할 수 있으며 특정 유형의 커패시터에 대해 더 대표적인 값을 찾아야합니다. 배터리 구동 식 애플리케이션보다 수퍼 커패시터 애플리케이션에 더 중요 할 수 있습니다.

더 작은 캡만큼 빠르게 특정 양의 전하를 공급할 수있는 큰 커패시터와 성능이 떨어지는 큰 커패시터의 가격 차이는 종종 더 작은 캡의 비용을 초과합니다. 따라서, 더 작은 캡을 열등한 더 큰 캡과 함께 사용하면 일반적으로 하나의 캡을 사용하는 것보다 저렴한 가격으로 더 나은 성능을 얻을 수 있습니다. 하나의 큰 모자로 마감하려고하면 종종 고주파 성능이 열등하거나 하나 이상을 소비해야 함을 암시합니다.

총 정전 용량이 너무 클 수 있는지 여부는 전원 공급 장치의 기능입니다. 직렬 저항이 낮은 캡은 충전 될 때까지 얻을 수있는 모든 전류를 본질적으로 흡수합니다. 전류가 10mA로 제한된 공급 장치에 총 1000uF의 캡을 연결하는 경우 장치의 전원 레일이 3V에 도달하는 데 300ms 초가 걸리며 그 기간 동안 캡은 전체 10mA를 그립니다. 그러나 전원 공급 장치가 어려움없이 1A를 출력 할 수 있다면 캡은 300이 아니라 3ms 만에 최대 전압으로 충전됩니다.

또한 장치 (또는 자체 필터 캡이있는 하위 시스템)의 전원을 자주 켜고 잠깐 사용한 다음 캡을 방전하기에 충분한 시간 동안 전원을 끄면 캡 전원 공급에 사용되는 모든 에너지가 본질적으로 장치 또는 하위 시스템의 전원이 꺼지면 낭비됩니다. 필터 캡의 크기를 두 배로 늘리면 낭비되는 양이 두 배가됩니다.

ATtiny를 가변 저항 (동적 부하)으로 생각하십시오. 모든 실제 전원 공급 장치에는 소스 저항과 장치에 대한 와이어 및 와이어와 PS의 인덕턴스가 있습니다. 더 많은 트랜지스터가 켜지 기 때문에 ATtiny가 더 많은 전류를 소비하는 경우 (이것은 ns 시간 프레임에서 발생할 수 있음) 와이어의 저항과 인덕턴스로 인해 전압 강하를 유발할 수 있습니다. 따라서 필터 커패시터는 전압을 일정하게 유지하기 위해 배치되며, ATtiny는 필요한 짧은 시간 동안 커패시터에서 약간의 전력을 소비합니다.

$R=V*I$

이제 거대한 커패시터를 ATtiny와 병렬로 배치하면 작은 저항과 크게 다르지 않습니다. 그러나 회로 시작 시간에 영향을 미칩니다. 1F 커패시터를 ATtiny와 병렬로 연결하면 전원 공급 장치에 따라 충전하는 데 몇 분이 걸릴 수 있습니다! 1uF는 괜찮습니다. 커패시터는 또한이 간단한 모델에서는 고려되지 않은 직렬 저항을 가지고 있음을 명심하십시오.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

일반적으로, 자기 공명 주파수가 높기 때문에 밸류 캡이 작을 수 있습니다. 이보다 낮은 주파수에서는 전기적으로 캡처럼 보입니다. 위는 인덕터처럼 보입니다.

임피던스 만 보여 주지만 임피던스의 종류가 아닌 임피던스 차트에 속지 마십시오.

더 큰 캡은 피크 전류 인출과 같은 것들로 인해 충전을 보충하는 탱크이고, 더 작은 캡은 짧은 전이 (전류 펄스)의 영향을 흡수하고 나머지 회로로의 전도를 방지하기 위해 존재하는 것으로 생각하십시오.

이것은 엄밀히 정확하지는 않지만 적절한 경험 법칙입니다.

너무 많은 용량을 가질 수 있습니다. 그러나 전원 공급 장치의 유형에 따라 다릅니다. 구식 다이오드 브리지 및 평활 캡 전원 공급 장치의 경우 정전 용량이 많을수록 주전원을 정류 할 때 다이오드 전도 각이 짧아집니다. 전도 각이 짧으면 피크 전류가 더 커집니다 (평균이 동일하게 유지되므로 전류가 짧은 시간 동안 흐를 때 피크가 높아야 함). 그 결과 다이오드의 피크 전류 정격을 초과하여 요리 할 수 ​​있습니다.

요즘 최신 스위치 모드 변환기를 사용하면 매우 드물고 일반적으로 걱정할 필요가 없습니다.

특히 시계 크리스털에서 몇 kHz 떨어져있는 ATTiny runnig와 같은 것은 걱정할 것이 없습니다. (1GHz에서 실행되는 ARM은 다른 문제이며 훨씬 더 많은주의와주의가 필요합니다.)